DE102020201682A1

DE102020201682A1 - Verfahren zur Herstellung eines Formsegmentes einer Vulkanisationsform, Formsegment und Vulkanisationsform

Info

Publication number: DE102020201682A1
Application number: DE102020201682.8A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dzick; Nicholas Hoppe; Bert Voelker
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2020-02-11
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2021-08-12
Also published as: KR20220123450A; US20230064330A1; EP4103394A1; CN115066326A; WO2021160314A1; JP2023509553A; JP7406639B2; JP7406639B6

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Formsegmentes einer Vulkanisationsform für einen Fahrzeugluftreifen zum Ausformen der Profilierung eines Laufstreifens, mit einem metallischen Basisteil (6) mit einer Formseite mit Rippen (3), welche Profilelemente umlaufende oder begrenzende Rillen ausformen.Aus dem Basisteil (6) wird ein Rippenskelett (8) aus Rippen (8`), deren Anordnung und deren Verlauf mit der Anordnung und dem Verlauf von Rillen ausformenden Rippen (3) zumindest teilweise übereinstimmt, gefräst,mittels eines additiven Verfahrens werden Einsätze (7) mit randseitigen Rahmenteilen (7b) aufgebaut,wobei die Einsätze (7) in das Rippenskelett (8) eingesetzt werden und dabei die Rahmenteile (7b) die Rippen (8') des Rippenskelettes (8) zu den die Rillen ausformenden Rippen (3) komplettieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formsegmentes einer Vulkanisationsform für einen Fahrzeugluftreifen zum Ausformen der Profilierung des Laufstreifens, mit einem metallischen Basisteil mit einer Formseite mit Rippen, welche Profilblöcke umlaufende oder begrenzende Rillen ausformen. Die Erfindung betrifft ferner ein Formsegment einer Vulkanisationsform für einen Fahrzeugluftreifen zum Ausformen der Profilierung des Laufstreifens des Fahrzeugluftreifens, mit einem metallischen Basisteil und mit Rippen zum Ausformen von Rillen, welche Profilblöcke umlaufen oder begrenzen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vulkanisationsform aus Formsegmenten.
Die Vulkanisation von Fahrzeugluftreifen erfolgt in Heizpressen, in welchen ein Reifenrohling in eine Vulkanisationsform eingesetzt und unter Einwirkung von Druck und Temperatur vulkanisiert wird. Der Laufstreifen des Reifens wird dabei mittels eines aus mehreren Formsegmenten bestehenden Formsegmentringes geformt und geheizt, wobei auch das Laufstreifenprofil ausgeformt wird, da die Formsegmente an ihren dem Formenhohlraum zugewandten Formseiten mit Formelementen, wie Rippen und Lamellen, versehen sind. Traditionell werden Formsegmentringe durch Gussprozesse mit anschließender spanender Bearbeitung oder durch ausschließlich spanende Bearbeitung aus Stahl- oder Aluminiumlegierungen hergestellt.
Darüber hinaus ist es bekannt, jene Teile von Formsegmenten, welche die Profilierung im Laufstreifen ausformt, mittels eines additiven Herstellungsverfahrens, insbesondere durch SLM (selektives Laserschmelzen) herzustellen und an einem traditionell gefertigten weiteren Formsegmentbasisteil zu befestigen. Ein derart hergestelltes Formsegment ist beispielsweise aus der US 2016/039160 A1 bekannt.
Bekannt ist ferner, einzelne Formelemente, beispielsweise Lamellen, welche Einschnitte im Laufstreifen ausformen, oder Rippen, die Rillen im Laufstreifen ausformen, durch additive Fertigungsverfahren herzustellen. Aus der DE 10 2012 102 322 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vulkanisationsform für Fahrzeugluftreifen bekannt, bei welchem die Lamellen mittels SLM hergestellt werden, während Segmentbasisteile durch ein Gießverfahren oder ein spanabhebendes Verfahren hergestellt werden und die Lamellen nachträglich eingebracht werden. Aus der EP 2 987 630 A1 ist es ferner bekannt, zumindest einen Formsegmentbasisteil mitsamt den Negativ-Profilelementen durch SLM herzustellen.
Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Formsegmenten, bei welchen das komplette Formsegment nach einem additiven Verfahren hergestellt wird oder welchen ein Segmentteil, welcher beispielsweise aus Stahl, gefertigt ist, verwendet wird und welcher mit einem zweiten Segmentteil verbunden wird, der nach einem additiven Verfahren mitsamt den formgebenden Elemente, wie Rippen oder Lamellen aufgebaut ist, sind großvolumige Teile mittels des additiven Verfahrens aufzubauen. Die Herstellung ist somit zeitaufwendig und erfordert große Anlagen. Dabei werden Multi-Laser-Anlagen eingesetzt, die an einem Bauteil parallel arbeiten und exakt aufeinander angestimmt sein müssen, um einen qualitativ zufriedenstellenden Bauteil zu erhalten. Der nachträglich erforderliche Fräsaufwand, um ein einwandfreies Formsegment zur Verfügung zu haben, ist erheblich. Darüber hinaus neigen gemäß einem additiven Verfahren hergestellte großvolumige Bauteile infolge auftretender Eigenspannungen zum Verziehen, was spezielle Fertigungsverfahren erforderlich macht, beispielsweise das Sintern einer Gitterstruktur im Inneren des Bauteiles. Von besonderem Vorteil ist bei durch ein additives Verfahren wie selektives Laserschmelzen hergestellten Formsegmentteilen die Möglichkeit, komplex gestaltete Formteile, insbesondere Formteile mit einer hohen Anzahl von Lamellen, herzustellen. Solche Formteile sind daher für Vulkanisationsformen zum Vulkanisieren von Winterreifen und Nordic-Reifen von großem Interesse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf eine neuartige und innovative Weise hybride Formsegmente - Formsegmente mit Bestandteilen, die nicht additiv gefertigt werden, in Kombination mit Bestandteilen, die additiv gefertigt werden - zur Verfügung zu stellen, welche obige Nachteile nicht aufweisen, wobei die Vorteile von additiven Verfahren voll erhalten bleiben sollen.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren, bei welchem aus dem Basisteil ein Rippenskelett aus Rippen, deren Verlauf mit der Anordnung und dem Verlauf von Rillen ausformenden Rippen zumindest teilweise übereinstimmt, gefräst wird,
mittels eines additiven Verfahrens Einsätze mit randseitigen Rahmenteilen aufgebaut werden,
wobei die Einsätze in das Rippenskelett eingesetzt werden und dabei die Rahmenteile die Rippen des Rippenskelettes zu den die Rillen ausformenden Rippen komplettieren.
Die gestellte Aufgabe wird ferner mit einem Formsegment gelöst, bei welchem der Basisteil ein ausgefrästes Rippenskelett aus Rippen, deren Anordnung und deren Verlauf mit der Anordnung und dem Verlauf von Rillen ausformenden Rippen zumindest teilweise übereinstimmt, aufweist, in welches Rippenskelett nach einem additiven Verfahren hergestellte Einsätze mit randseitigen Rahmenteilen eingesetzt sind, welche die Rippen des Rippenskelettes zu Rillen ausformenden Rippen komplettieren.
Bei der Erfindung sind somit nach einem additiven Verfahren jene Elemente bzw. Bestandteile des formgebenden Teils der Formsegmente gefertigt, die eine besonders präzise Ausgestaltung erfordern. Die Einsätze sind kleine Bauteile, die sich kostengünstig ohne Verzug und Eigenspannungen in kleinen Anlagen, jeder Einsatz mit einem Laser, drucken lassen. Es entfallen daher die Schwierigkeiten, die mit dem Einsatz von Multi-Lasern einhergehen. Der Basisteil ist insbesondere ein aus einer für Formsegmente üblichen Stahl- oder Aluminiumlegierung vorgefertigter Teil, an welchem durch Fräsen das Rippenskelett erstellt wird, wobei der gefräste Basisteil eine hohe Maßhaltigkeit aufweist, da sich das Rippenskelett besonders präzise ausfräsen lässt. Das Rippenskelett ist vor allem auch deswegen besonders vorteilhaft, da es gestattet, die Einsätze mit einem geringen additiven Materialanteil aufzubauen, das Rippenskelett enthält ja schon einen Teil der vorgesehenen Rippen. Des Weiteren kann das Material des Basisteils mit dem Material, aus welcher das Metallpulver zum Aufbauen der Einsätze besteht, übereinstimmen, sodass die Bestandteile des Formsegmentes die gleiche Materialausdehnung besitzen. Der Druckaufwand zum Herstellen der Einsätze ist wesentlich geringer als zum Drucken von großvolumigen Formsegmentteile nach dem Stand der Technik, erfordert daher geringeren Zeitaufwand und geringeren Materialaufwand, wodurch die Kosten deutlich geringer sind. Die Erfindung stellt zudem ein modulares Konzept für Formsegmente von Reifenvulkanisationsformen zur Verfügung, da die Einsätze ausgetauscht werden können, und kein Austausch von großen Bestandteilen der Formsegmente oder überhaupt der Formsegmente selbst erforderlich ist, wenn etwa unterschiedliche Rippenausführungen oder oberflächliche Strukturierungen im Rahmen der Entwicklung von Laufstreifen mit vulkanisierten Reifen an Fahrzeugen im Einsatz getestet werden sollen.
Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn die Einsätze mitsamt Lamellen und/oder Mikrolamellen additiv aufgebaut werden. Es können besonders komplex gestaltete Lamellen sowie Mikrolamellen besonders exakt und nahezu mit beliebig geringen Abständen gedruckt werden. Das Verfahren ist daher vor allem zur Herstellung von Formsegmenten für die Profilierung von Winter- oder Nordic-Reifen besonders vorteilhaft.
Besonders formstabil sind Einsätze, welche vorzugsweise mitsamt Innenschichten auf einer Bauplatte additiv aufgebaut werden, aus der Bauplatte mitsamt dem Bauplattenteil, auf welchem sie aufgebaut sind, herausgeschnitten werden, sodass die Bauplattenteile Bodenplatten der Einsätze mitbilden oder bilden. Die Bauplattenteile sind somit Bestandteile der Einsätze und bilden, wenn auch Innenschichten additiv aufgebaut werden, gemeinsam mit diesen Bodenplatten der Einsätze. Die Innenschichten bilden die Formflächen, welche die Positivflächen des Laufstreifens des Reifens ausbilden.
Bei einer alternativen Ausführung werden die Einsätze mitsamt Innenschichten auf einer Bauplatte additiv aufgebaut, wobei anschließend die Einsätze von der Bauplatte abgetrennt werden, sodass die Innenschichten Bodenplatten der Einsätze bilden. Die Innenschichten stellen gemeinsam mit den vorgesehenen Rahmenteilen die Stabilität der Einsätze für deren Handhabung beim Einbau in den und bei einem gegebenenfalls vorzunehmenden Ausbau aus dem Basisteil sicher.
Bei einer weiteren Alternative werden die Einsätze, vorzugsweise mitsamt Innenschichten, auf an die Einsätze angepasste, insbesondere aus einer Bauplatte zurecht geschnittene Bauplattenteilen additiv aufgebaut. Auch bei dieser Variante werden formstabile Einsätze erhalten.
Die Innenschichten und können gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung mit zumindest einer oberflächlichen Struktur additiv aufgebaut werden. Dabei können die Innenschichten von Einsätzen unterschiedliche Strukturen erhalten, sodass diese Innenschichten aus unterschiedlich strukturierten Teilbereichen bestehen, und/oder es können Einsätze aufgebaut werden, deren Innenschichten Strukturen aufweisen, die sich von den Strukturen der Innenschichten anderer Einsätze unterscheiden.
Das Formsegment weist daher bevorzugt eingesetzte Einsätze mit Bodenplatten auf, die jeweils aus einer additiv aufgebauten Innenschicht oder aus einer additiv aufgebauten Innenschicht und einem Teil jener Bauplatte, auf welcher die Einsätze aufgebaut wurden, bestehen. Der Laufstreifen des zu vulkanisierenden Reifens erhält die vorgesehene gekrümmte Außenkontur durch die Innenschichten, welche gekrümmte Außenflächen aufweisen, welche die Formflächen zur Ausbildung der Positivflächen der Profilelemente des Laufstreifens sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung werden Einsätze additiv aufgebaut, welche durch zusätzliche Rippen unterteilt oder gegliedert sind. Der Aufbau derartiger Einsätze bietet sich beispielsweise dann an, wenn Rippen vorgesehen sind, die im Laufstreifen Sacknuten ausbilden sollen. Diese Ausführung ist auch dann von Vorteil, wenn insbesondere relativ schmale Rippen vorgesehen sind, die beispielsweise Rillen ausbilden, welche Profilblöcke in kleinere Profilblockelemente unterteilen. Derartige Einsätze können auch solche Einsätze sein, die an Formsegmentgrenzen eingesetzt werden und beispielsweise zusätzlich einen Teil eines zweiten, durch die Formsegmentgrenze „geteilten“ Einsatzes aufweisen.
Das Formsegment ist daher bevorzugt mit Einsätzen versehen, welche zusätzlich durch Rippen unterteilt bzw. gegliedert sind und gegebenenfalls mit Mikrolamellen zur Ausbildung von entsprechend schmalen und seichten Einschnitten im Laufstreifen des zu vulkanisierenden Reifens versehen sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung werden Einsätze additiv aufgebaut, welche Abschnitte eines Schulterdekors oder von Schulterdekorrippen aufweisen. Diese Ausführung wird insbesondere dann in Betracht gezogen, wenn relativ komplex gestaltete Dekorelemente und dgl. realisiert werden sollen.
Bei einer alternativen Ausführung des Verfahrens werden am Basisteil Schulterdekorrippen mit oberflächlichen Dekorelementen ausgefräst. Bekannterweise formen Schulterdekorrippen jene Bereiche des Laufstreifens des zu vulkanisierenden Reifens aus, welche bereits außerhalb des bodenberührenden Teils des Laufstreifens sind und der Schulterkrümmung des Reifens folgen. Ja nach Ausgestaltung lassen sich die Schulterdekorrippen durch Fräsen auf präzise und kostengünstige Weise erstellen. Einsätze, die, wie erwähnt, mit Abschnitten von Schulterdekorrippen additiv aufgebaut werden, erfordern ggf. einen größeren Aufwand und höhere Herstellkosten. Das Formsegment weist daher entweder einen Basisteil mit gefrästen Schulterdekorrippen mit oberflächlich gefrästen Dekorelementen oder Einsätze auf, welche Abschnitte eines Schulterdekors oder von Schulterdekorrippen besitzen.
An den Positionierpositionen der Einsätze am Basisteil werden zwischen den Rippen des Rippenskelettes bevorzugt Vertiefungen mit ebenen Bodenflächen ausgefräst, deren Orientierung am Basisteil an die vorgesehene Außenkontur des Laufstreifens des zu vulkanisierenden Reifens angepasst ist, wobei die Vertiefungen auch in einer an die Dicke der Bodenplatten der Einsätze angepassten Tiefe gefräst werden.
Das Formsegment weist daher bevorzugt einen entsprechend gestalteten Basisteil auf, welcher zwischen den Rippen des Rippenskelettes und zwischen den Rippen und den Schulterdekorrippen Vertiefungen mit ebenen Bodenflächen besitzt.
Um die erforderliche Formentlüftung beim Einformen des zu vulkanisierenden Reifens in die Vulkanisationsform zu gewährleisten, werden bei einer bevorzugten Ausführung im Basisteil bis in die Bodenflächen der Vertiefungen reichende Entlüftungslöcher erstellt und es wird die Bauplatte mit Entlüftungslöchern versehen, deren Positionen mit den Positionen der Entlüftungslöcher im Basisteil korreliert. Dabei können in der Bauplatte bereits Gewindebohrungen erstellt werden, falls die Einsätze an der Basisplatte angeschraubt werden sollen. Somit weist der Basisteil des Formsegments bis in die Bodenflächen der Vertiefungen reichende Entlüftungslöcher auf, und es sind die Bodenplatten der Einsätze bevorzugt von Entlüftungslöchern durchsetzt, deren Positionen mit den Positionen der Entlüftungslöcher im Basisteil korrelieren.
Bevorzugt werden daher auch die Innenschichten der Einsätze unter Freilassung von Löchern aufgebaut, deren Positionen mit den Positionen der Entlüftungslöcher in der Bauplatte übereinstimmen.
Es vereinfacht die Fräsarbeiten am Basisteil, wenn diese gemäß einer bevorzugten Ausführung derart durchgeführt werden, dass die Vertiefungen im Basisteil mit gerundeten Eckbereichen gefräst werden. Die gemäß dem additiven Verfahren aufzubauende Einsätze können dann auf besonders exakte Weise mit entsprechend gerundeten Außeneckbereichen und auch mit scharfkantigen Innenecken additiv aufgebaut werden. Dementsprechend ist auch die bevorzugte Ausgestaltung des Basisteils mit Vertiefungen mit gerundeten Eckbereichen, wobei die Einsätze entsprechend gerundete Außeneckbereiche und falls erwünscht scharfkantige Innenecken aufweisen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Basisteil des Formsegmentes aus einer Stahl- oder einer Aluminiumlegierung besteht, da sich solche Materialien besonders gut fräsen lassen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vulkanisationsform für Fahrzeugluftreifen, welche einen Segmentring mit Formsegmenten nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 25 enthält.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der teilweise schematischen Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen

1 eine Ansicht eines Formsegmentteiles einer Reifenvulkanisationsform aus einem Basisteil mitsamt eingesetzten Einsätzen,
2 eine Ansicht des zugehörigen Basisteils,
3 eine Ansicht der zugehörigen Einsätze,
4 eine schematische Ansicht einer Bauplatte mit aufgebauten Einsätzen,
5 eine schematische Ansicht von aus der Bauplatte ausgeschnittenen Einsätzen,
6 eine schematische Ansicht eines einzelnen Einsatzes und
7 eine Ansicht eines Details eines in einen Basisteil eingesetzten Einsatzes.

In der nachfolgenden Beschreibung wird unter „radialer Richtung“ die Richtung einer Senkrechten auf die die Laufstreifenaußenfläche ausformende Formfläche verstanden. Unter „axialer Richtung“ wird eine Richtung parallel zur Rotationsachse des zu vulkanisierenden Reifens verstanden.
1 zeigt eine Ansicht eines Formsegmentteiles 1 eines Formsegmentes eines Segmentringes einer Reifenvulkanisationsform, wobei insbesondere die Innenseite - die dem Formenhohlraum zugewandte Seite - zu sehen ist. Ein üblicher Segmentring setzt sich beispielsweise aus sieben bis vierzehn Formsegmenten zusammen, welche jeweils der Innenseite gegenüber einen Formsegmentrücken aufweisen, mittels welchem die Formsegmente in an sich bekannter Weise an einem Segmentschuh der Reifenvulkanisationsform angeordnet werden. An seiner Innenseite weist der Formsegmentteil 1 Formelemente auf, welche gemäß der vorgesehenen Profilierung im Laufstreifen des zu vulkanisierenden Reifens Profilnegativelemente, bei der gezeigten Ausführung Rippen 3 und Lamellen 4, sind.
Die Rückseiten der Formsegmentteile 1 sind beispielsweise einfache zylindrischen Flächen, sodass die Formsegmentteile 1 mittels entsprechend gestalteter Adapter am Segmentschuh der Vulkanisationsform angebracht werden. Es werden insbesondere Adapter verwendet, die an den Rückseiten der Formsegmentteile 1 angeschraubt werden oder über Nut/Feder- oder Schwalbenschwanzverbindungen oder anderen form- oder stoffschlüssige Verbindungen mit den Formsegmentteile 1 verbunden werden. Bei einer alternativen Ausführung sind die Formsegmentteile 1 selbst bereits als Interface zum Container der Vulkanisationsform ausgestaltet.
Die Lamellen 7 formen im Laufstreifen des zu vulkanisierenden Reifens Einschnitte mit einer Breite (an der Laufstreifenperipherie bei neuem Reifen) in der Größenordnung von 0,4 mm bis 1,0 mm, die Rippen 3 formen im Laufstreifen des zu vulkanisierenden Reifens Rillen, deren Breite (an der Laufstreifenperipherie bei neuem Reifen) größer 1,0 mm und insbesondere bis zu 6,0 mm beträgt. Zusätzlich können Lamellen vorgesehen sein, die sogenannte Mikrolamellen sind, die üblicherweise schmale und seichte Einschnitte mit einer Breite und Tiefe von etwa 0,2 mm bis 0,3 mm im Laufstreifen ausformen. Bei der in 1 gezeigten Ausführung bilden die Rippen 3 und Lamellen 4 eine typische Winterreifenprofilierung im Laufstreifen des zu vulkanisierenden Reifens aus. Im Beispiel ist ferner eine Vielzahl von V-förmig und parallel zueinander sowie über die Breite der Innenseite jedes Formsegmentteiles 1 verlaufenden Rippen 3 vorgesehen, ferner sind weitere schräg zur Umfangsrichtung des Formsegmentes 1 verlaufende, die V-förmig verlaufenden Rippen 3 unterteilende weiteren Rippen 3 vorhanden. Schulterseitig erfolgt eine zusätzliche Gliederung durch Rippen 3, die mittig zwischen und parallel zu den schulterseitig verlaufenden Abschnitten der V-förmig verlaufenden Rippen 3 vorhanden sind. Schulterdekorrippen 2 bilden die seitlichen Ränder des Formsegmentteiles 1. In sämtlichen von den Rippen 3 und den Schulterdekorrippen 2 umlaufenden Flächenelementen ist jeweils eine Anzahl von Lamellen 4 in Wellenform vorhanden. An der Oberseite - der dem Formenhohlraum zugewandten Seite des Formsegmentteiles 1 - der Schulterdekorrippen 2 befinden sich flache Strukturen in der Gestalt von Dekorelementen 5 zur Ausbildung von Schulterdekoren des Reifens. Durch die zwischen den Schulterdekorrippen 2 V-förmig verlaufende Rippen 3 ist das gebildete Profilnegativ in zueinander V-förmig verlaufende Pitches - in jeder Formsegmentteilhälfte sich in Umfangsrichtung gleichartig wiederholende Negativ-Abschnitte - gegliedert.
Wie 2 und 3 zeigen ist der Formsegmentteil 1 aus einem Basisteil 6 aus einem metallischen Material, insbesondere aus einer Stahl- oder einer Aluminiumlegierung, und ferner aus Vielzahl von in den Basisteil 6 eingesetzten Einsätzen 7 zusammengesetzt. Die Einsätze 7, auf deren Herstellung weiter unten näher eingegangen wird, weisen jeweils eine Bodenplatte 7a (6) auf, die eine ebene Unterseite und eine gemäß der Außenfläche der im Laufstreifen des zu vulkanisierenden Reifens auszuformenden Blöcken geformte Innenseite besitzt. Die Bodenplatten 7a weisen eine Dicke d auf, die randseitig geringfügig größer ist als in der Mitte. Die Innenseiten der Bodenplatten 7a bilden daher die Formflächen zur Ausbildung der mit dem Untergrund in Kontakt kommenden Außenflächen des Laufstreifens.
Die Ausgestaltung des Basisteils 6 wird nun anhand der 2 näher erläutert. Der Basisteil 6 ist ein gefräster Teil mit gefrästen Schulterdekorrippen 2 mit gefrästen Dekorelementen 5 an den seitlichen Rändern und einem gefrästen Rippenskelett 8. Das Rippenskelett 8 besteht aus Rippen 8', deren Anordnung und deren Verlauf mit der Anordnung und dem Verlauf der Rippen 6 übereinstimmt, wobei jedoch die Rippen 8` gegenüber den Rippen 6 schmäler sind, es fehlen an beiden Rippenflanken 8'a Flankenabschnitte der Rippen 6. Diese Flankenabschnitte werden, wie noch beschrieben wird, durch Rahmenteile 7b der Einsätze 7 ergänzt. Die Rippenflanken 8'a sind, wie es 2 zeigt, gemäß einer bevorzugten Ausführung ebene Flächen, die in radialer Richtung orientiert sind. Grundsätzlich werden die Rippenflanken 8'a derart gefräst, dass ein bündiges Einsetzen der erwähnten Einsätze 7 von oben möglich ist, die Rippenflanken 8'a können daher beispielsweise gegenüber der radialen Richtung geringfügig geneigt sein.
Das Niveau der Spitzen der Rippen 8` entspricht jenem der Rippen 3. Die Rippen 8` weisen jedoch eine größere Höhe auf als die Rippen 3, da die Rippen 8` des Rippenskelettes 8, schulterseitig gemeinsam mit den Schulterdekorrippen 2, tiefer ausgefräste Vertiefungen mit ebenen Bodenflächen 9 umschließen. Die Tiefe der Vertiefungen ist an die größte Dicke d der Bodenplatten 7a der Einsätze 7 derart angepasst, dass sich bei eingesetzten Einsätzen 7 die die Formfläche bildenden Innenseiten der Einsätze 7 am vorgesehenen Formflächenniveau befinden.
Die Orientierung der Bodenflächen 9 ist an die erwünschte Rundung bzw. Kontur der Außenseite des Laufstreifens des zu vulkanisierenden Reifens angepasst, vorzugsweise indem jede Bodenfläche 9 im rechten Winkel zu einer, bezogen auf die erwähnte Außenkontur, in radialer Richtung orientierten Geraden durch seinen geometrischen Mittelpunkt ausgerichtet ist. Im mittleren Bereich des Basisteils 6 befinden sich daher die Bodenflächen 9, die nahezu in axialer Richtung orientiert sind.
Die Dekorelemente 5 auf den Schulterdekorrippen 2 weisen beispielsweise und wie in 1 und 2 gezeigt flache und schmale Erhebungen auf, die in Fortsetzung der Rippen 8` des Rippenskelettes 8 verlaufen.
Zur Entlüftung wird der Basisteil 6 zwischen den Bodenflächen 9 und seiner Rückseite durchbohrt, wobei pro Bodenfläche 9 entweder jeweils eine größere Anzahl von Löchern 11a erstellt wird (2) oder es werden lediglich ein oder zwei Löcher 11a zur Entlüftung erstellt und es wird auf der jeweiligen Bodenfläche 9 eine Art Kanalnetz aus flachen Vertiefungen gefräst, die mit dem Loch 11a bzw. den Löchern 11a verbunden ist bzw. sind. Die Löcher 11a werden dabei derart angeordnet, dass ihre Positionen nicht mit den Positionen der Lamellen 4 in den Einsätzen 7 zusammenfallen.
Die Einsätze 7 werden durch ein additives Verfahren, insbesondere durch selektives Laserschmelzen, in einer größeren Anzahl auf einer Bauplatte 10 aufgebaut. Die Bauplatte 10 ist eine ebene Platte, wobei bei einer bevorzugten Ausführung die Stärke der Platte die erforderliche Tiefe der erwähnten Vertiefungen im Basisteil 6 mitbestimmt. Die Bauplatte 10 wird zuerst entsprechend der Anordnung der Löcher 11a im Basisteil 6 ebenfalls mit Löchern 11b (4 und 5) versehen. Die Ausbildung von Vertiefungen in Form von Kanalnetzen, welche mit den ggf. vorgesehenen gefrästen Kanalnetzen auf den Bodenflächen 9 übereinstimmen, kann erfolgen, ist aber nicht zwingend erforderlich, da die gefrästen Kanalnetze auf den Bodenflächen 9 üblicherweise bereits für eine gute Entlüftung sorgen.
Die Bauplatte 10 wird in einem 3D-Drucker entsprechend ausgerichtet und positioniert, die erstellten Löcher 11b werden bündig mit der Oberseite der Bauplatte 10 mit Metallpulver oder dgl. verfüllt. Anschließend werden die einzelnen Einsätze 7 in ihren vorgesehenen Gestaltungen Schicht für Schicht mitsamt den vorgesehenen Lamellen, etwaigen Mikrolamellen, sonstigen Oberflächenstrukturen, gegebenenfalls Schriftzeichen, Treadwear- Indikatoren und Sonstigem aufgebaut. Dabei werden an den Positionen der Löcher 11b in der Bauplatte 10 Entlüftungslöcher freigelassen. Bevorzugt wird auf der Oberseite der Bauplatte eine dünne Innenschicht 12 (4) entsprechend der vorgesehenen Krümmung der Formfläche gekrümmt aufgebaut. Die Einsätze 7 werden ferner mit randseitigen Rahmenteilen 7b (6) aufgebaut, welche derart gestaltet sind, dass beim Einsetzen der Einsätze 7 an ihren vorgesehenen Positionen am Basisteil 6 die Rippen 8` des Rippenskelettes 8 zu kompletten Rippen 3 ergänzt werden. Bei Einsätzen 7, die schulterseitig zu positionieren sind, sind dabei Rahmenteile 7b nur an jenen drei Seiten ausgebildet, die an Rippen 8` angrenzen. Je nach der tatsächlichen Gestaltung des Laufstreifenprofils mit Rippen können zugehörige, die Profilierung ausprägende Einsätze auch lediglich an zwei Seiten Rahmenteile aufweisen und/oder derart gestaltet sein, dass sie größere Profilblöcke, mehr als einen Profilblock oder sonstige blockartige Strukturen im Laufstreifen ausformen.
Bei einer bevorzugten Ausführung werden die aufgebauten Einsätze 7 mitsamt dem Bauplattenteil, auf welchem sie unmittelbar aufgebaut sind, aus der Bauplatte 10 herausgeschnitten, beispielsweise mittels Laserstrahl, durch Wasserstrahl oder mechanisch. Die Passflächen werden gegebenenfalls nachbearbeitet. Zu diesem Zeitpunkt können, falls vorgesehen, Entlüftungsventile in den Löchern 11b, welche die Bauplatte 10 und die Innenschicht 12 durchsetzen, eingesetzt werden. Die Bodenplatten 7a der solcher Einsätze 7 bestehen aus dem Bauplattenteilteil und der Innenschicht 12. Bei einer alternativen Ausführung werden die Einsätze 7 entlang der Oberseite der Bauplatte 19 abgetrennt, beispielsweise abgeschnitten, sodass die Bodenplatten 7a von den Innenschichten 12 gebildet sind. Die Frästiefe der Vertiefungen im Basisteil 6 richtet sich nach der vorgesehenen Ausführung.
Anschließend erfolgt das Positionieren und Einsetzen der Einsätze 7 an ihren Positionen am Basisteil 6. Dabei erfolgt eine feste Verbindung der Einsätze 7 zum Basisteil 6, vorzugsweise durch Einschrumpfen, indem der Basisteil 6 vor dem Einsetzen erwärmt wird. Die Einsätze 7 können ferner durch Verschrauben oder Verschweißen mit dem Basisteil 6 verbunden werden. Dabei können bei einer Ausführung mit Bauplattenteilen als Bestandteile der Bodenplatten 7b der Einsätze 7 Schraublöcher mit Innengwinden in der Bauplatte und dem Basisteil erstellt werden, sodass ein leichter Austausch von Einsätzen 7 ermöglicht ist.
Das Ausfräsen der Vertiefungen im Basisteil 6 mit scharfkantigen Ecken ist aufwendig. Bevorzugt werden daher die Eckbereiche der Vertiefungen gerundet gefräst. Die Eckbereiche zwischen den Rahmenteilen 7b an den Einsätzen 7 werden im Zuge des additiven Aufbaus außenseitig entsprechend den gerundeten Eckbereichen der Vertiefungen gerundet aufgebaut, die Innenecken zwischen den Rahmenteilen 7b werden scharfkantig aufgebaut, wie es in 7 gezeigt ist.
Die Formsegmentteilung erfolgt insbesondere derart, dass komplette Einsätze eingesetzt werden können. Alternativ erfolgt ein „Teilung“ von Einsätzen in den Daten zum additiven Aufbau, sodass Einsätze in zwei Teilen additiv aufgebaut werden.
Es können ferner Einsätze 7 selbst zusätzlich Rippen aufweisen, die beispielsweise diese Einsätze 7 unterteilen bzw. in Einsatzelemente gliedern. Das Rippenskelett 8 kann in ihrem Verlauf unterbrochene Rippen aufweisen, die Rahmenteilen der Einsätze ergänzt werden.
Der additive Aufbau der Einsätze erfolgt vollautomatisch softwaregesteuert, ebenso die Fräsarbeiten an den Basisteilen 6.
Bezugszeichenliste

1: Formsegment
2: Schulterdekorrippe
3: Rippe
4: Lamelle
5: Dekorelemente
6: Basisteil
7: Einsatz
7a: Bodenplatte
7b: Rahmenteil
8: Rippenskelett
8': Rippe
8'a: Rippenflanke
9: Bodenfläche
10: Bauplatte
11a, 11b: Loch
12: Innenschicht
d: Dicke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2016039160 A1 [0003]
DE 102012102322 A1 [0004]
EP 2987630 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Formsegmentes einer Vulkanisationsform für einen Fahrzeugluftreifen zum Ausformen der Profilierung eines Laufstreifens, mit einem metallischen Basisteil (6) mit einer Formseite mit Rippen (3), welche Profilelemente umlaufende oder begrenzende Rillen ausformen, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Basisteil (6) ein Rippenskelett (8) aus Rippen (8`), deren Anordnung und deren Verlauf mit der Anordnung und dem Verlauf von Rillen ausformenden Rippen (3) zumindest teilweise übereinstimmt, gefräst wird, mittels eines additiven Verfahrens Einsätze (7) mit randseitigen Rahmenteilen (7b) aufgebaut werden, wobei die Einsätze (7) in das Rippenskelett (8) eingesetzt werden und dabei die Rahmenteile (7b) die Rippen (8') des Rippenskelettes (8) zu den die Rillen ausformenden Rippen (3) komplettieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (7) mitsamt Lamellen (4) und/oder Mikrolamellen additiv aufgebaut werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (7) vorzugsweise mitsamt Innenschichten (12) auf einer Bauplatte (10) additiv aufgebaut werden, aus der Bauplatte (10) mitsamt dem Bauplattenteil, auf welchem sie aufgebaut sind, herausgeschnitten werden, sodass die Bauplattenteile Bodenplatten (7a) der Einsätze (7) mitbilden oder bilden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (7) mitsamt Innenschichten (12) auf einer Bauplatte (10) additiv aufgebaut werden, wobei anschließend die Einsätze (7) von der Bauplatte (10) abgetrennt werden, sodass die Innenschichten (12) Bodenplatten (7a) der Einsätze (7) bilden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (7) vorzugsweise mitsamt Innenschichten (12) auf an die Einsätze (7) angepasste, insbesondere aus einer Bauplatte (10) zurecht geschnittenen Bauplattenteilen additiv aufgebaut werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Innenschichten (12) von Einsätzen (7) mit zumindest einer oberflächlichen Struktur additiv aufgebaut werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Einsätze (7) additiv aufgebaut werden, welche durch zusätzliche Rippen unterteilt oder gegliedert sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Einsätze (7) additiv aufgebaut werden, welche Abschnitte eines Schulterdekors oder von Schulterdekorrippen (2) aufweisen.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Basisteil (6) Schulterdekorrippen (2) mit oberflächlichen Dekorelementen (5) ausgefräst werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Rippen (8') des Rippenskelettes (8) Vertiefungen mit ebenen Bodenflächen (9) ausgefräst werden, deren Orientierung am Basisteil (6) an die vorgesehene Außenkontur des Laufstreifens des zu vulkanisierenden Reifens angepasst ist, wobei die Vertiefungen in einer an die Dicke der Bodenplatten (7a) der Einsätze (7) angepassten Tiefe gefräst werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Basisteil (6) bis in die Bodenflächen (9) der Vertiefungen reichende Entlüftungslöcher (11 a) erstellt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauplatte (10) mit Entlüftungslöchern (11b) und ggf. mit Gewindebohrungen versehen wird, deren Positionen mit den Positionen der Entlüftungslöcher (11a) im Basisteil (6) korreliert.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschichten (12) der Einsätze (7) unter Freilassung von Löchern aufgebaut werden, deren Positionen mit den Positionen der Entlüftungslöcher (11b) in der Bauplatte (10) übereinstimmen.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen im Basisteil (6) mit gerundeten Eckbereichen gefräst werden, wobei die Einsätze (7) mit entsprechend gerundeten Außeneckbereichen und ggf. mit scharfkantigen Innenecken aufgebaut werden.
Formsegment einer Vulkanisationsform für einen Fahrzeugluftreifen zum Ausformen der Profilierung des Laufstreifens des Fahrzeugluftreifens, mit einem metallischen Basisteil (6) und mit Rippen (3) zum Ausformen von Rillen, welche Profilelemente umlaufen und/oder begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisteil (6) ein ausgefrästes Rippenskelett (8) aus Rippen (8') aufweist, deren Anordnung und deren Verlauf mit der Anordnung und dem Verlauf von Rillen ausformenden Rippen (6) zumindest teilweise übereinstimmt, in welches Rippenskelett (8) nach einem additiven Verfahren hergestellte Einsätze (7) mit randseitigen Rahmenteilen (7b) eingesetzt sind, welche die Rippen (8') des Rippenskelettes (8) zu Rillen ausformenden Rippen (3) komplettieren.
Formsegment nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es Einsätze (7) aufweist, welche zusätzlich durch Rippen unterteilt bzw. gegliedert sind.
Formsegment nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (7) Bodenplatten (7a) aufweisen, die jeweils aus einer additiv aufgebauten Innenschicht (12) oder aus einer additiv aufgebauten Innenschicht (12) und einem Teil jener Bauplatte, auf welcher die Einsätze (7) aufgebaut wurden, bestehen.
Formsegment nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es Einsätze (7) aufweist, welche mit Lamellen und /oder Mikrolamellen versehen sind.
Formsegment nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschichten (12) gekrümmte Außenflächen aufweisen, welche die Formflächen zur Ausbildung von Positivflächen der Profilelemente sind.
Formsegment nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es Einsätze (7) aufweist, welche Abschnitte eines Schulterdekors oder von Schulterdekorrippen (2) aufweisen.
Formsegment nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisteil (6) gefräste Schulterdekorrippen (2) mit oberflächlich gefrästen Dekorelementen (5) aufweist.
Formsegment nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Rippenskelett (8) am Basisteil (6) zwischen seinen Rippen (8') und ggf. zwischen seinen Rippen (8') und den Schulterdekorrippen (2) Vertiefungen mit ebenen Bodenflächen (9) aufweist, deren Orientierung am Basisteil (6) an die vorgesehene Außenkontur des Laufstreifens des zu vulkanisierenden Reifens angepasst ist, wobei die Vertiefungen eine Tiefe aufweisen, die an die Dicke der Bodenplatten (7a) der Einsätze (7) angepasst ist.
Formsegment nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisteil (6) bis in die Bodenflächen (9) der Vertiefungen reichende Entlüftungslöcher (11 a) aufweist.
Formsegment nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatten (7a) der Einsätze (7) von Entlüftungslöchern (11b) durchsetzt sind, deren Positionen mit den Positionen der Entlüftungslöcher (11a) im Basisteil (6) korrelieren.
Formsegment nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen im Basisteil (6) gerundeten Eckbereiche aufweisen, wobei die Einsätze (7) entsprechend gerundete Außeneckbereiche und ggf. scharfkantige Innenecken aufweisen.
Formsegment nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisteil (6) aus einer Stahl- oder aus einer Aluminiumlegierung besteht.
Vulkanisationsform für Fahrzeugluftreifen, welche einen Segmentring mit Formsegmenten nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 26 enthält.